Zeitschriftenartikel zum Thema „Modélisation du bilan de masse en surface“

La filtration à flux tangentielle (TFF), parfois appelée filtration à flux croisés, est une technique de séparation couramment utilisée dans les applications biopharmaceutiques. Dans la filtration tangentielle, une membrane sert à retenir sélectivement certains composés en fonction de leur taille. Les processus membranaires sont utilisés pour stériliser, pour récolter la biomasse après la fermentation ou pour séparer ou concentrer des produits. Le système de flux tangentiel se caractérise par une vitesse de circulation élevée entraînée par la pression, tangentielle à la surface de la membrane afin de réduire l’encrassement et la formation de gâteau, qui ont un impact considérable sur la résistance du fluide à travers la membrane. Les composés qui traversent la membrane forment le flux de perméat, tandis que ceux qui sont retenus forment le flux de rétentat. Le traitement en aval d’un bioprocédé (le downstream process) implique généralement une ou plusieurs étapes d’ultrafiltration/diafiltration (UF/DF), l’une des applications les plus largement utilisées de la TFF. Une étape d’UF/DF se compose d’une première séquence de diminution du volume (ultrafiltration) à quantité de composé d’intérêt fixe, puis d’une étape à volume constant afin de remplacer un tampon par un autre. L’objectif d’une étape UF/DF est principalement de réduire les volumes de lots et d’échanger les tampons avant la formulation finale. Les modèles computationnels basés sur une description mécanistique des phénomènes et des relations empiriques peuvent être utilisés pour accélérer le développement des procédés et faciliter l’exploration de l’espace de conception (design space) tel que défini par les autorités de santé (ICH Guideline Q8 – European Medicine Agency). La modélisation de la filtration tangentielle repose sur le bilan des concentrations des composants dans le réservoir, dans le perméat et dans le rétentat pour chaque composé. Ce bilan prend en compte la quantité de composé qui sort dans le perméat et la quantité qui entre en ajoutant un tampon. Ce bilan est adapté aux étapes d’ultrafiltration et de diafiltration. Le flux de perméat est modélisé comme une fonction de la pression transmembranaire (TMP) et de la résistance en utilisant la loi de Darcy. La résistance au flux à travers la membrane pour l’étape de la concentration est décrite comme une fonction du volume alimenté cumulatif envoyé à la membrane, de la pression transmembranaire et du débit d’alimentation. La résistance au flux à travers la membrane pour l’étape de la diafiltration est décrite comme une fonction de la masse des impuretés dans le rétentat et du volume traversant la membrane pendant l’étape de concentration. La partition de chaque composant entre le rétentat et le perméat est modélisée à travers le coefficient de rétention. Cette modélisation est réalisée dans le logiciel gPROMS FormulatedProducts, développé par Siemens. Dans le cadre du développement d’une étape UF/DF pour un nouveau biomédicament, des expériences ont été réalisées afin de recueillir des données réelles permettant de calibrer le type de modèle mécanistique décrit cidessus. Des paramètres mesurables, dans ce cas le débit de perméat, la pression transmembranaire et les concentrations de composés d’intérêts sont utilisés pour calibrer le modèle de membrane et estimer les paramètres non mesurables des fonctions empiriques des résistances pour les étapes d’ultrafiltration et de diafiltration. Ensuite, le modèle a été validé avec d’autres jeux d’expériences indépendants. Une analyse globale du système est réalisée afin d’explorer et de déterminer les paramètres de fonctionnement optimaux. Cette analyse repose sur un nombre important de simulations faisant varier les paramètres procédés. L’impact de la TMP, du débit d’alimentation et du volume final après la phase de concentration sur la durée du processus est étudié. L’approche par modélisation de la TFF permet une meilleure compréhension du module, le réglage des paramètres de fonctionnement, l’optimisation de la durée d’étape, aide à définir l’espace de conception pour l’approche QbD (Quality by Design), le passage à l’échelle et à limiter le nombre de tests.

Une série d'expériences a été réalisée pour évaluer les effets de l'agitation sur le bilan photosynthétique de cultures d'algues en masse en bassins extérieurs. La méthode utilisée compare la production d'échantillons marqués au C14 disposés (1) selon un profil vertical classique, (2) sur un système rotatif faisant transiter un flacon entre la surface et le tond du bassin. Des mesures ont été effectuées périodiquement en milieu de journée sur un cycle annuel, et ont été complétées par 8 incubations réalisées entre le lever et le coucher du soleil pour un jour donné. Dans toutes les expériences réalisées durant la période estivale, la photosynthèse est supérieure dans le flacon mobile. Les effets des variations lumineuses (par le biais des mouvements de l'eau) sur te bilan photosynthétique de la colonne d'eau sont particulièrement notables au lever et au coucher du soleil; ce bilan peut être jusqu'à 2.5 fois plus important pour une colonne d'eau en mouvement. Le calcul d'un bilan journalier par extrapolation des profils de photosynthèse instantanés permet d'estimer le gain de production obtenu par agitation du milieu. Par contre pendant la période hivernale, la photosynthèse est supérieure dans le flacon immobile. Ces résultats ont des implications évidentes sur le monitoring de cultures d'algues en masse en bassins extérieurs.

Cette étude porte sur le bilan énergétique d’un séchoir solaire de type serre et le relevé temporel des paramètres suivants : • les différentes composantes du rayonnement solaire, • le taux d’humidité relative et les valeurs de température de l’air asséchant dans notre modèle, • Les pertes de masse, par convection naturelle, de certains produits agroalimentaires. Le séchoir expérimental a été conçu et réalisé au C.D.E.R. (Alger). Il comprend un système de stockage d’énergie composé d’un lit de galets. Les parois latérales et le plancher sont isolés thermiquement. Deux inclinaisons sont envisagées pour les vitrages: un vitrage fortement incliné (55°) maximisant la captation de l'énergie solaire pendant la période froide, et un autre, incliné de15° permettant d’optimiser la transmission du rayonnement en saison estivale. La modélisation mathématique, basée sur la méthode des bilans globaux d’énergie prend en compte, comme conditions initiales, les caractéristiques du climat extérieur. Un système de 06 équations différentielles du premier ordre régissant le fonctionnement du séchoir serre est résolu par la méthode numérique de Runge - Kutta au 4ème ordre. Les coefficients d’échange, par rayonnement et convection, sont déterminés en fonction du temps. L’écart maximum entre les résultats théoriques obtenus, comparé à ceux relevés expérimentalement est inférieur à 20 %.

La synergie entre campagnes de mesures et modélisation numérique a permis de faire fortement progresser notre compréhension des interactions sol-végétation-atmosphère. Ces progrès ont conduit à l'élaboration du modèle de surface Isba développé par Joël Noilhan et utilisé aujourd'hui encore dans les modèles de prévision opérationnelle de Météo-France. Cet article vise à illustrer l'apport des campagnes de mesures dans l'amélioration de nos connaissances des processus en surface à travers trois exemples, Hapex-Mobilhy pour l'étude du bilan hydrique, Carbo-Europe pour l'étude du bilan en carbone et l'étude du brouillard sur l'aéroport Paris-CdG pour l'influence des conditions de surface sur les nuages bas. The synergy between field experiments and numerical modeling has allowed to significantly advance our understanding of soil-vegetation-atmosphere interactions. This progress led to the ISBA surface model developed by Joël Noilhan and used today in Météo-France's operational forecasting models. This article aims to illustrate the contribution of field experiments in improving our knowledge of surface processes through three examples: Hapex-Mobilhy, Carbo-Europe, and the study of fog at Paris-CdG airport.

Les bilans de masse des glaciers de montagne constituent des indicateurs climatiques régionaux reconnus. Moyennant une hypothèse sur la densité de la surface glaciaire, on peut établir le bilan de masse d'un glacier par différence entre deux modèles numériques d'élévation (MNE) successifs. L'obtention de MNEs précis à haute résolution est donc un enjeu important en glaciologie. Un couple d'images stéréoscopiques Pléiades acquis en septembre 2013 a été traité afin de générer un MNE du glacier d'Ossoue (Hautes Pyrénées) à 2m de résolution en planimétrie et 1m en altimétrie. Un levé DGPS sur le glacier et sa périphérie à une date proche a permis d'estimer l'erreur altitudinale du MNE Pléiades à ±1.8m. Ce résultat permet d'envisager une utilisation opérationnelle des images stéréoscopiques Pléiades pour déterminer des bilans de masses précis de glaciers de montagne, y compris dans les zones impraticables pour les mesures de terrain.

Le présent travail a pour objectif d'améliorer notre connaissance du cycle de l'eau et en particulier de l'apport du manteau neigeux dans le bilan hydrologique au niveau du bassin versant montagneux du Rheraya au Sud de la ville de Marrakech. Vue la faiblesse du réseau de mesures hydrométéorologiques, nous nous sommes appuyés sur les données issues d'une séries d'images FORMOSAT2 de haute résolution spatiale (8 mètres) et temporelle (4 jours). Les données de télédétection, si elles permettent d'obtenir avec une bonne précision la surface occupée par la neige, ne permettent pas seules d'estimer leur équivalent en eau alors que c'est cette quantité qui régit le bilan hydrologique.La combinaison de ces données spatiales avec les mesures de terrain a permis la validation du modèle de fonte que nous avons calibré à l'échelle locale. Le modèle de fonte utilisé et de type degré jour a été initié à l'aide des données mesurées à une station située à 2600 mètres d'altitude. Les équivalents en eau (SWE) spatialisés sont ensuite validés de deux manières : 1) à l'aide des mesures au niveau d'une station à 3200m et 2) avec les surfaces enneigées obtenues à partir des données FORMOSAT2. Les résultats obtenus indiquent que les images FORMOSAT2 permettent une meilleure estimation du couvert nival à l'échelle du bassin versant. Les simulations des SWE indiquent une grande cohérence avec les mesures et les surfaces de neige observées.

Dans les régions de plaine, la présence d'un cours d'eau s'accompagne généralement de celle d'une nappe alluviale. Des échanges entre nappe et rivière ont lieu à travers le fond du lit et les berges. Ces écoulements ont une influence sur leur régime thermique respectif. Dans un premier temps, afin de préciser ce terme souvent négligé du bilan thermique des cours d'eau, nous avons calculé, à l'aide d'un modèle numérique, le débit et les apports thermiques correspondants en provenance de la nappe lorsque la nappe alimente la rivière. Les résultats sont fonction de paramètres décrivant la forme du système, de la perméabilité de la couche aquifère et de la pente de la surface piézométrique. A l'inverse, lorsque le cours d'eau alimente la nappe de façon permanente, le régime thermique du cours d'eau, dont les fluctuations annuelles sont plus marquées que celles de la nappe, est susceptible d'influencer celui de la nappe. Nous avons également simulé cette influence. De plus, on a envisagé l'effet sur la nappe d'un échauffement du cours d'eau au-dessus de sa température naturelle. Des abaques ont été tracés pour regrouper les résultats. Ils permettent de connaître pour un grand nombre de situations, la distance depuis la rive à laquelle subsiste un échauffement dans l'aquifère égal à la moitié de l'échauffement de la rivière.

Sur une grande partie de l'Antarctique, le bilan de masse (c'est-à-dire de neige) de surface est dominé par quelques événements de précipitations extrêmes. Ces événements dépendent d'intrusions de masses d'air très humide associées à des phénomènes dénommés rivières atmosphériques en provenance de l'océan Austral. Ces rivières atmosphériques influencent fortement le climat ; pourtant, les caractéristiques, les mécanismes et les impacts associés restent mal connus en Antarctique. Nous résumons ici l'état des connaissances sur la mise en place de ces événements extrêmes et leurs impacts à la fois sur l'accumulation de neige, le réchauffement et la fonte en surface de la calotte. Over much of Antarctica, the surface mass balance (i.e. the resultant of snow fluxes at the surface of the ice sheet) is dominated by a few extreme precipitation events. It has recently been shown that these events are linked to intrusions of highly humid air masses related with atmospheric rivers traversing the Southern Ocean. These atmospheric rivers strongly influence the climate, yet their meteorological characterization and associated impacts remain poorly understood in Antarctica. We summarize here the latest research regarding the development of these extreme events and their impacts on snow accumulation, warming, and surface melt on the Antarctic ice sheet.

L'étude de la réponse hydrologique de deux bassins versants de l'agglomération de Bordeaux en France a montré que les pertes initiales au ruissellement sur les surfaces imperméables étaient responsables des écarts entre le volume ruisselé et le volume prévu proportionnel à la lame d'eau tombée sur un bassin versant. Les pertes initiales, qui n'excèdent pas 2 à 3 mm, dépendent essentiellement de l'état de saturation des surfaces imperméables au début de la pluie. Cet état initial des surfaces imperméables dépend lui-même des antécédents pluvieux, notamment des conditions hydrologiques et météorologiques depuis la dernière pluie qui précède l'événement pluvieux considéré. Afin d'estimer quantitativement les pertes au ruissellement au cours d'une pluie, un modèle d'évaporation nommé EVA a été développé. Les données météorologiques sont utilisées afin d'évaluer, à partir d'un bilan énergétique simplifié entre l'eau et l'air, la lame d'eau évaporée des surfaces imperméables entre deux pluies successives. Après une pluie, il faut de un à trois jours selon la saison pour que l'eau stockée dans les dépressions de surface soit totalement évaporée, sur les bassins testés. Le modèle a été testé avec les mesures disponibles sur deux bassins versants urbains de la région bordelaise dont la surface totale n'excède pas 6 hectares. Quantitativement, on montre qu'il est possible de prédire les pertes au ruissellement avec une précision de 0,5 mm dans 65 % des cas étudiés. Les 35% d'épisodes où l'on se heurte à des difficultés sont des séquences de faibles épisodes pluvieux séparés par quelques heures et n'excédant pas 3,0 mm. La modélisation du remplissage partiel des dépressions de surface des terrains imperméables est alors trop sommaire.

Abstract This paper presents the hydrological component of the Submesoscale Soil Model, urbanized version (SM2-U). This model is an extension of the rural Interactions between Soil, Biosphere, and Atmosphere (ISBA) soil model to urban surfaces. It considers in detail both rural and urban surfaces. Its purpose is to compute the sensible heat and humidity fluxes at the canopy–atmosphere interface for the computational domain lower boundary condition of atmospheric mesoscale models in order to simulate the urban boundary layer in any weather conditions. Because it computes separately the surface temperature of each land use cover mode while the original model computes a unique temperature for the soil and vegetation system, the new version is first validated for rural grounds by comparison with experimental data from the Hydrological Atmospheric Pilot Experiment-Modélisation du Bilan Hydrique (HAPEX-MOBILHY) and the European Field Experiment in a Desertification Threatened Area (EFEDA). The SM2-U water budget is then evaluated on the experimental data obtained at a suburban site in the Nantes urban area (Rezé, France), both on an annual scale and for two stormy events. SM2-U evaluates correctly the water flow measured in the drainage network (DN) at the annual scale and for the summer storm. As for the winter storm, when the soil is saturated, the simulation shows that water infiltration from the soil to the DN must be taken care of to evaluate correctly the DN flow. Yet, the addition of this soil water infiltration to the DN does not make any difference in the simulated surface fluxes that are the model outputs for simulating the urban boundary layer. Urban hydrological parameters are shown to largely influence the available water on artificial surfaces for evaporation and to influence less the evapotranspiration from natural surfaces. The influence of the water budget and surface structure on the suburban site local climatology is demonstrated.

RésuméNous avons calculé les flux élémentaires holocènes et le taux d’altération historique dans trois sols forestiers par la méthode du bilan de masse de Brimhallet al. (1991 a, b). Les sols (Hermine : HER ; Rouyn-1 : RN1 ; Rouyn-4 : RN4) se distinguent par leur matériel d’origine et leur niveau d’exposition aux dépôts atmosphériques de métaux traces. L’indice de changement volumétrique (ICV) calculé avec Zr est positif (expansion) dans RN1 et dans les horizons B de HER et est positivement corrélé à la concentration en C organique et en oxydes de Al et Fe. L’analyse des profils permet de dégager trois groupes d’éléments. Un premier groupe (Ca, K, Mg, Mn, Na, Si) montre des concentrations qui diminuent de l’horizon C vers la surface du profil en réponse à l’intensification de l’altération des minéraux. Le second groupe (Al, Fe, P, Ti, Cr, Ni) présente des zones d’enrichissement dans les horizons B et des pertes dans le Ae. Ce patron mixte reflète l’effet combiné de la formation d’oxydes (Al, Fe, Ti) et de la rétention des éléments par ces oxydes (P, Cr, Ni). Le troisième groupe (Cd, Cu, Pb, Zn) affiche des flux fortement positifs dans les horizons de surface en réponse à la contamination atmosphérique des sols et à la bioconcentration des métaux traces. Les taux d’altération holocènes moyens des éléments majeurs correspondent très bien aux taux publiés pour une variété de sols forestiers de milieux comparables. Le classement des éléments en ordre de mobilité relative décroissante est : Mn > Mg > Ca > Na > K > P > Si > Al > Fe > Ti.

Un des objectifs de cette recherche est d'examiner les différences entre les resultats obtenus par les tests de dosage des matières organiques biodégradables (MOB). L'autre objectif est de déterminer comment les résultats peuvent correspondre à la valeur vraie de la MOB. L'étude a été menée en employant un mode le mathématique qui tient compte des principes cinétiques et stoechiométriques. Le tableau 1 présente les exemples des équations de bilan de masse qui entrent dans le modèle. Celui-ci permet de suivre la croissance de la biomasse, la dégradation du substrat (MOB), le carbone organique dissous (COD), ainsi que la production et la dégradation des produits microbiens solubles (PMS). Les PMS, qui possèdent des poids moléculaires allant de moyens à élevés, sont produits durant le métabolisme normal des cellules (RITIMANN et al., 1987). Les PMS peuvent être divisés en deux groupes de produits associés: les PAU qui sont le résultat direct de l'utilisation du substrat et les PAB qui sont produits proportionnellement à la biomasse (PAB). Certaines hypothèses sont à la base des équations du bilan massique. La biomasse n'est constituée que d'hétérotrophes. La MOB est modélisée en tenant compte de substrats facilement et difficilement dégradables. Chaque substrat se distingue par sa valeur K inscrite au tableau 3. La densité de biomasse en début de test est de 1 mgA (2400 UFC/ml), sauf quand la densité est modifiée dans le modèle. Pour les besoins de la modélisation, les valeurs de MOB, de CODB et de biomasse ont eté converties en demande chimique en oxygène (DCO). Les facteurs de conversion utilisés sont: 1,42 mg de MOB exprimée en DCO/mg de MOB exprimee en solides volatils dissous, 4,16 x 10-7 mg DCO/cellule et 2,67 mg acétate exprimé en DCO/mg de C-acétate. Un ensemble de courbes typiques pour le modèle est présenté aux figures 1 et 2. La figure 1 montre les résultats obtenus pour un substrat facilement dégradable tandis que la figure 2 présente ceux obtenus pour un substrat difficilement dégradable. Dans les deux cas, la biomasse s'accroît graduellement pour atteindre un maximum, puis rediminue. Les vitesses et intensités de réaction dépendent toutefois beaucoup des cinétiques de dégradation de la MOB. Les deux figures traduisent l'accumulation continue des PMS, qui représentent des proportions respectives de 43% et 30% de la MOB d'origine pour les substrats facilement et difficilement dégradables. L'accumulation des PMS est importante, car la courbe de décroissance du COD est le résultat net de la MOB consommée moins les PMS accumulés. Ceci implique que le changement dans le niveau de COD, qui représente le paramètre de contrôle pour les tests CODB, n'égale pas la MOB vraie. Le CODB mesuré ne représenterait plutôt que 50 à 60 % de la MOB d'origine. La figure 3 montre la relation qui existe entre le CODB et la MOB pour les deux types de substrats. Le CODB n'est pas égal à la MOB, ce qui est démontré par l'écart observé par rapport à la droite d'équivalence de pente 1. Cette différence est due à deux phénomènes: I'accumulation des PMS dépend de la MOB, tandis que l'écart entre les deux types de substrat est le résultat des courbes s'approchant de Smin sur l'axe de la MOB, lorsque le CODB tend vers zéro. Ce résultat est significatif, car des études ont démontré que la MOB dans les eaux brutes contient surtout des substrats difficilement dégradables (LECHEVALLIER et al., 1991). Ainsi, faire l'hypothèse que le CODB soit égal à la MOB pour les substrats difficilement assimilables se traduirait par une importante sous-estimation de la MOB dans l'échantillon. La figure 4 montre la relation observée entre la biomasse maximum, employée avec les tests COA (carbone organique assimilable), et la vraie MOB pour les deux substrats. Cette figure présente aussi l'étalon de calibration proposé par van ter Kooij et al (1982), qui convertit le nombre de cellules en C-acétate (4,1 x 10 6 cellules par mg C-acétate). Ni le substrat facilement utilisable ni le substrat difficilement utilisable, ne s'approche de la courbe de calibration. Ces écarts sont causés par la variation du premier ordre en ordre zéro de l'équation de Monod et aussi parce que les courbes approchent le Smin où la croissance des cellules est presque nulle. Lorsque la MOB dans l'échantillon est principalement constituée d'un substrat difficilement dégradable, I'usage d'un étalon d'acétate produit une forte sous-estimation de la MOB vraie. La figure 5 montre la relation directe entre le CODB et le COA pour les deux types de substrats. L'augmentation du rapport CODB/COA avec la diminution de la MOB s'explique par le fait que la biomasse tend vers une croissance zéro lorsque la MOB s'approche de Smin. Cette figure démontre clairement qu'il existe une différence fondamentale entre les mesures des tests CODB et COA, lorsque la MOB tend vers Smin. Toutefois, le rapport CODB/COA est presque unitaire dans le cas du substrat facilement dégradable, quand la MOB se situe à l'intérieur des limites de détection pour le dosage du CODB (environ 100 mg/l à la figure 5). Ainsi, il est possible d'obtenir le même résultat avec les deux types de tests. Le modèle permet aussi d'examiner l'effet des concentrations en biomasse initiale pour une [MOB] fixée. Pour un substrat facilement dégradable, qui est entièrement consommé en présence d'un faible inoculum, la modélisation montre que le CODB et la biomasse maximum ne sont pas affectés. Cependant, le résultat diffère pour un substrat difficilement dégradable qui n'est pas entièrement consommé avec un inoculum de faible densité. Tel que présenté à la figure 6, le CODB et la biomasse maximum augmentent fortement avec la densité de l'inoculum. Cet effet est dû à la faible croissance de la biomasse qui survient en présence d'un inoculum de faible densité; la biomasse maximum et le COD minimum sont atteints après 30 jours. Avec un inoculum important, la biodégradation survient plus rapidement et le CODB maximum est atteint avant 30 jours.

Cet article résume les apports du programme «Porcherie verte» dans l’évaluation globale intégrée des systèmes de production porcine, prenant en compte à différentes échelles les diverses dimensions pertinentes de la durabilité, au-delà des seuls impacts environnementaux. La comparaison multicritères de deux types de conduite d’élevage prend en compte l’ensemble des dimensions de la durabilité (environnement, société, économie) mais à une échelle restreinte à l’atelier d’élevage porcin. Comparativement aux animaux élevés sur caillebotis, les porcs élevés sur litière avec accès à une courette bénéficient d’un meilleur bien-être, ont de meilleures performances de croissance mais leurs carcasses peuvent être plus grasses. Leurs viandes peuvent avoir une moindre qualité technologique, mais une meilleure qualité sensorielle. Ce type de conduite produit nettement moins d’odeurs désagréables mais il est plus coûteux. Les produits peuvent cependant potentiellement être mieux valorisés par un label. La modélisation visant une optimisation au niveau de l’exploitation prend en compte les dimensions environnementales et économiques, mais pas sociétales, pour comparer différentes filières de gestion des effluents. L’échelle d’approche est plus large que dans l’étude précédente pour prendre en compte les interactions entre productions animales et végétales sur le territoire de l’exploitation qui correspond à un échelon décisionnel fondamental en agriculture. La filière «Lisier brut» conduit à la meilleure marge brute marginale, avec de bons bilans environnementaux, mais la production est limitée à 60 porcs à l’ha. Le traitement biologique du lisier sans séparation de phases permet d’augmenter la production de porcs mais détériore le bilan apparent de phosphore de l’exploitation et réduit significativement la marge brute par porc produit. La mise en œuvre d’un procédé de séparation de phases préalablement au traitement biologique du lisier permet d’augmenter encore la production de porcs en respectant des contraintes environnementales sur le phosphore, mais il réduit encore plus la marge brute par porc produit. Le compostage du lisier peut être une alternative au traitement biologique pour les petites exploitations, mais son bilan environnemental est médiocre. L’exportation du compost de lisier allège les bilans apparents de N et de P de l’exploitation mais ne change pas les émissions gazeuses. Il permet de maintenir une bonne marge brute, même aux chargements élevés. L’élevage de porcs sur litière permet de produire plus de porcs à l’ha mais au prix d’une dégradation de l’impact environnemental et d’une augmentation des coûts de production. Le compostage du fumier des litières permet d’augmenter la production de porcs à l’ha, mais uniquement en l’absence de contrainte environnementale sur le phosphore, et l’accroissement marginal de marge brute est faible. L’exportation du compost excédentaire permet d’augmenter encore la production de porcs en allégeant les bilans apparents de N et P, mais pas les émissions gazeuses. Parmi les filières avec traitement, qui autorisent des chargements élevés, le traitement biologique semble réaliser le meilleur compromis entre marge brute réalisée et impact sur l’environnement, si l’on néglige les transferts d’impacts hors de l’exploitation. Parmi les filières avec traitement et exportation, qui permettent des niveaux de chargement très élevés, le compostage de fumier semble cumuler les inconvénients en termes de marge brute et d’impacts environnementaux, si l’on néglige les transferts d’impacts hors de l’exploitation associés au traitement biologique. L’évaluation globale de l’impact environnemental des élevages porcins est restreinte à la dimension environnementale mais son échelle d’approche permet d’intégrer l’ensemble des impacts associés aux processus en amont de l’exploitation L’analyse de cycle de vie (ACV) est une méthode de choix pour faire cette évaluation et a été mise en œuvre pour comparer les impacts environnementaux de trois scénarios contrastés de production porcine. La production la plus intensive, suivant le scénario des bonnes pratiques agricoles, a le plus faible impact sur le changement climatique, mais le plus fort impact sur l’acidification. La production biologique, peu intensive, consomme beaucoup de surfaces, mais elle a le plus faible impact sur l’eutrophisation. De façon générale, les meilleurs compromis entre coûts de production et respect de l’environnement sont obtenus par les systèmes les plus économes en surface, qui utilisent au mieux les capacités du sol à produire de l’aliment pour les animaux et à recevoir leurs effluents. L’absence de lien au sol coûte cher en argent et en impact écologique.

The current record of large-scale impact on Earth consists of close to 200 impact structures and some 30 impact events recorded in the stratigraphic record, only some of which are related to known structures. It is a preservation sample of a much larger production population, with the impact rate on Earth being higher than that of the moon. This is due to the Earth’s larger physical and gravitational cross-sections, with respect to asteroidal and cometary bodies entering the inner solar system. While terrestrial impact structures have been studied as the only source of ground-truth data on impact as a planetary process, it is becoming increasingly acknowledged that large-scale impact has had its effects on the geologic history of the Earth, itself. As extremely high energy events, impacts redistribute, disrupt and reprocess target lithologies, resulting in topographic, structural and thermal anomalies in the upper crust. This has resulted in many impact structures being the source of natural resources, including some world-class examples, such as gold and uranium at Vredefort, South Africa, Ni–Cu–PGE sulphides at Sudbury, Canada and hydrocarbons from the Campeche Bank, Mexico. Large-scale impact also has the potential to disrupt the terrestrial biosphere. The most devastating known example is the evidence for the role of impact in the Cretaceous–Paleocene (K–Pg) mass extinction event and the formation of the Chicxulub structure, Mexico. It also likely had a role in other, less dramatic, climatic excursions, such as the Paleocene–Eocene–Thermal Maximum (PETM) event. The impact rate was much higher in early Earth history and, while based on reasoned speculation, it is argued that the early surface of the Hadean Earth was replete with massive impact melt pools, in place of the large multiring basins that formed on the lower gravity moon in the same time-period. These melt pools would differentiate to form more felsic upper lithologies and, thus, are a potential source for Hadean-aged zircons, without invoking more modern geodynamic scenarios. The Earth-moon system is unique in the inner solar system and currently the best working hypothesis for its origin is a planetary-scale impact with the proto-Earth, after core formation at ca. 4.43 Ga. Future large-scale impact is a low probability event but with high consequences and has the potential to create a natural disaster of proportions unequalled by other geologic processes and threaten the extended future of human civilization, itself.RÉSUMÉLe bilan actuel de traces de grands impacts sur la Terre se compose de près de 200 astroblèmes et d'une trentaine d’impacts enregistrés dans la stratigraphie, dont seulement certains sont liés à des astroblèmes connus. Il s'agit d'échantillons préservés sur une population d’événements beaucoup plus importante, le taux d'impact sur Terre étant supérieur à celui de la lune. Cela tient aux plus grandes sections transversales physiques et gravitationnelles de la Terre sur la trajectoire des astéroïdes et comètes qui pénètrent le système solaire interne. Alors que les astroblèmes terrestres ont été étudiés comme étant la seule source de données avérée d’impacts en tant que processus planétaire, de plus en plus on reconnaît que les grands impacts ont eu des effets sur l'histoire géologique de la Terre. À l’instar des événements d'énergie extrême, les impacts redistribuent, perturbent et remanient les lithologies impliquées, provoquant dans la croûte terrestre supérieure des anomalies topographiques, structurelles et thermiques. Il en a résulté de nombreux astroblèmes à l’origine de ressources naturelles, dont certains exemples de classe mondiale tels que l'or et l'uranium à Vredefort en Afrique du Sud, les sulfures de Ni–Cu–PGE à Sudbury au Canada, et les hydrocarbures du Banc de Campeche au Mexique. Les grands impacts peuvent également perturber la biosphère terrestre. L'exemple le plus dévastateur connu nous est donné des indices du rôle de l'impact dans l'extinction de masse au Crétacé–Paléogène (K–Pg) et la formation de la structure de Chicxulub, au Mexique. Il a également probablement joué un rôle dans d'autres événements climatiques extraordinaires moins dramatiques, comme le Maximum thermal du Paleocène–Eocène (PETM). Le taux d'impact était beaucoup plus élevé au début de l'histoire de la Terre et, tout en étant basé sur une spéculation raisonnée, on fait valoir que la surface précoce de la Terre à l’Hadéen était tapissée de grands bassins en fusion, au lieu de grands bassins à couronnes multiples tels ceux qui se sont formés à la même période sur la lune ayant une gravité inférieure. Ces bassins en fusion se seraient différenciées pour constituer des lithologies plus felsiques sur le dessus, devenant ainsi une source potentielle de zircons d’âge Hadéen, sans qu’il soit nécessaire d’invoquer des scénarios géodynamiques plus récents. Le système Terre-lune est unique dans le système solaire interne. Actuellement la meilleure hypothèse de travail pour son origine est un impact planétaire avec la proto-Terre, après la formation du noyau à env. 4,43 Ga. La probabilité d’un futur grand impact est faible mais comporte des conséquences capables d’engendrer un désastre naturel aux proportions inégalées comparé à d'autres processus géologiques, menaçant l'avenir de la civilisation humaine elle-même.

Les eaux de fonte générées en surface de la calotte du Groenland peuvent s’infiltrer en profondeur au sein du manteau neigeux et y être retenues. Récemment, des épisodes de fonte ont pu être observés dans des zones élevées de la calotte où tout au long d’une année, aucune fonte n’apparaît généralement avec un manteau neigeux constitué de neige fraîche et poreuse à son sommet, nommé firn. Pour simuler le bilan de masse en surface (SMB) futur de la calotte, cette rétention doit être prise en compte. Le modèle climatique régional MAR a été utilisé pour la réalisation de simulations jusqu’en 2300 afin d’en attester la sensibilité au paramètre de contenu en eau dans le manteau neigeux. Les résultats montrent qu’en fonction de la valeur initiale donnée à ce paramètre, le ruissellement simulé en surface varie fortement, cela étant majoritairement dû à une rétroaction d’albédo. Néanmoins, à ces altitudes, même sur le long terme, la capacité de rétention du manteau neigeux limite l’apport de ces plus hautes zones vers les marges de la calotte.

This discussion paper interprets the findings of a recent study comparing melt estimates from the regional atmospheric model MAR, those derived from Automatic Weather Stations (AWS), and microwave remote sensing images over the Antarctic Peninsula from 2019 to 2021. Our interpretation reveals a paradox: MAR overestimates melt when compared to AWS-based melt estimates, yet underestimates melt when compared to satellite imagery. This discrepancy underscores a fundamental gap in our understanding of surface processes. To illustrate the potential implications of this gap, we present a fictional (“what-if”) scenario that explores an extreme case of melting, based on parametrizations from Kittel et al., 2022, and the outliers of Dethinne et al., 2023. We examine the potential impact on the ice sheet's surface mass balance (SMB), drawing parallels with the situation in Greenland during the 1990s, where increased melt production had cascading effects on SMB. Moreover, we highlight that the presence of liquid water at the surface of the snowpack can be a precursor to significant destabilization processes over ice shelves, although this aspect is not the focus of our current paper. By opening a debate on the accuracy and interpretation of melt modeling, we aim to draw attention to the potential consequences of extreme melting events on the Antarctic Ice Sheet's SMB and stability.